Утворення дАтф, дГтф та дУтф

За розглянутим механізмом іде утворення пуринових дезоксирибонуклеотидів:

АДФ → дАДФ

ГДФ → дГДФ

та піримідинового дезоксирибонуклеотиду дУДФ:

УДФ → дУДФ

дНДФ, які утворилися в цих реакціях, перетворюються на відповідні дНТФ (попередники в біосинтезі ДНК) в реакціях, що каталізуютьсянуклеозиддифосфокіназами:

дАДФ + АТФ → дАТФ,

дГДФ + АТФ → дГТФ,

дУДФ + АТФ → дУТФ.

Але до складу ДНК входить не уридиловий нуклеотид, а тимідиловий.

Утворення тимідилових нуклеотидів

Біосинтез тимідилових нуклеотидів, що також містять 2'-дезоксирибозу, починається з тимідилату (тимідин-5'-монофосфату, дТМФ, ТМФ). Безпосереднім попередником дТМФ є дезоксиуридин-5'-монофосфат (дУМФ), який утворюється з дезоксиуридин-5'-дифосфату (дУДФ) внаслідок його дефосфорилювання:

 

Перетворення дУМФ на дТМФ — заключний крок в утворенні нуклеотиду, що потрібний для біосинтезу ДНК — відбувається шляхом метилювання дУМФ у такій реакції:

Процес каталізується ферментом тимідилатсинтазою, коферментом якої є N⁵,N¹⁰-метилен-Н4-фолат, що в результаті реакції окислюється до дигідрофолату. Подальше функціонування фолату як коферменту вимагає регенерації тетрагідрофолату в реакції, що каталізується дигідрофолатредуктазою:

 

Н₂-фолат + НАДФН + Н⁺ → Н₄-фолат + НАДФ⁺.

 

Утворення тимідилових нуклеозидди- і трифосфатів – дТДФ (ТДФ), дТТФ (ТТФ) відбувається за рахунок їх фосфорилювання АТФ у кіназних реакціях:

дТМФ + АТФ → дТДФ + АДФ,

дТДФ + АТФ → дТТФ + АДФ.

Регуляція синтезу дезоксирибонуклеотидів здійснюється на рівні ферменту рибонуклеотидредуктази, активність якої стимулюють АТФ, дТТФ і дГТФ, гальмує дАТФ. Регуляторні механізми забезпечують біосинтез дезоксирибонуклеотидів у потрібних співвідношеннях для синтезу ДНК. Велика кількість дезоксирибонуклеотидів синтезується при розмноженні клітин, а в стані спокою процес сповільнюється. Ряд структурних аналогів піримідинів і пуринів, а також фолієвої кислоти є інгібіторами синтезу дезоксирибонуклеотидів. Тим самим вони блокують реплікацію ДНК і поділ клітин.

Великою швидкістю проліферації вирізняються ракові клітини, тому інгібітори синтезу нуклеотидів використовуються у хіміотерапії злоякісних пухлин. Зокрема, протипухлинну дію проявляють 5-фторурацил і 5-фтордезоксиуридин – інгібітори тимідилатсинтетази; структурні аналоги фолієвої кислоти аміноптерин і метотрексат – інгібітори дигідрофолатредуктази.

 

Дезоксирибонуклеї́нова кислота́ (ДНК) — один із двох типів природних нуклеїнових кислот, який забезпечує зберігання, передачу з покоління в покоління і реалізацію генетичної програми розвитку й функціонування живих організмів. Основна роль ДНК в клітинах — довготривале зберігання інформації про структуруРНК і білків.

Біологічні функції ДНК
Збереження спадкової інформації.	Кількість ДНК у соматичних та статевихклітинах організму людини є сталоювеличиною, яку ці клітини отримують упроцесах запліднення батьківських гамет таподальшого поділу зиготи.
2. Передавання генетичної інформації нащадкам.	Подвоєння молекул ДНК у процесі реплікаціїта передавання нащадкам копійматеринських молекул є основоюконсерватизму спадковості, збереженняпротягом багатьох поколінь основнихбіологічних ознак виду.
3. Реалізація генетичної інформації.	Ця біологічна функція здійснюється зарахунок передачі закодованої в ДНКінформації молекулам інформаційних(матричних) РНК (транскрипції) таподальшої розшифровки цієї інформації присинтезі білків (трансляції).
Сукупність зазначених біологічних функцій ДНК та механізмів їх реалізації отримала назву — центральна догма молекулярної біології (Ф.Крік)

 

У клітинах еукаріотів (наприклад, тварин, рослин або грибів) ДНК знаходиться в ядрі клітини в складі хромосом, а також в деяких клітинних органелах(мітохондріях і пластидах). У клітинах прокаріотів (бактерій і архей) кільцева або лінійна молекула ДНК, так званий нуклеоїд, знаходиться в цитоплазмі і прикріплена зсередини до клітинної мембрани. У них і у нижчих еукаріот (наприклад дріжджів) зустрічаються також невеликі автономні кільцеві молекули ДНК, так звані плазміди. Крім того, одно- або дволанцюжкові молекули ДНК можуть утворювати геном ДНК-вірусів.

З хімічної точки зору, ДНК — це довга полімерна молекула, що складається з послідовності блоків — нуклеотидів. Кожний нуклеотид складається з азотистоїоснови, цукру (дезоксирибози) і фосфатної групи (або гомологічної арсеноїдної). Зв'язки між нуклеотидами в ланцюжку утворюються за рахунок дезоксирибози іфосфатної групи. У переважній більшості випадків (окрім деяких вірусів, що містять одноланцюжкові ДНК) макромолекула ДНК складається з двох ланцюжків,орієнтованих азотистими основами один проти одного. Ця дволанцюжкова молекула утворює спіраль. В цілому структура молекули ДНК отримала назву «подвійноїспіралі».

У ДНК зустрічається чотири види азотистих основ (аденін, гуанін, тимін і цитозин) (виняток становлять випадки пізніших модифікацій нуклеотидів, наприкладметилювання). Азотисті основи одного з ланцюжків сполучені з азотистими основами іншого ланцюжка водневими зв'язками згідно з принципом комплементарності:аденін з'єднується тільки з тиміном, гуанін — тільки з цитозином. Послідовність нуклеотидів дозволяє «кодувати» інформацію про різні типи РНК, найважливішимиз яких є інформаційні, або матричні (мРНК), рибосомальні (рРНК) і транспортні (тРНК). Всі ці типи РНК синтезуються на матриці ДНК (тобто за рахунок копіюванняпослідовності ДНК у послідовність макромолекули, що синтезується) у процесі транскрипції і беруть участь у біосинтезі білків (процесах сплайсингу і трансляції).Крім кодуючих послідовностей, ДНК клітини містить послідовності, що виконують регуляторні і структурні функції. Ділянки кодуючої послідовності разом ізрегуляторними ділянками називаються генами.

 

 

Основи, що входять до складу нуклеотидів, розділяють на дві групи
Пуринові основи нуклеїнових кислот	Піримідинові основи нуклеїнових кислот
аденін [A] і гуанін [G], утворені сполученимип'яти- і шестичленним гетероциклами	урацил [У], цитозин [C] і тимін [T] —утворені одним шестичленним гетероциклом

 

Як виняток, наприклад, у бактеріофага PBS1, в ДНК зустрічається п'ятий тип основ — урацил (U), піримідинова основа, що зазвичай входить до складу РНКзамість тиміну і відрізняється від тиміну відсутністю метильної групи на кільці. Слід зазначити, що тимін і урацил не так строго приурочені до ДНК і РНКвідповідно, як це вважалося раніше. Так, після синтезу деяких молекул РНК значне число урацилів у цих молекулах метилюєтся за допомогою спеціальнихферментів, перетворюючись на тимін. Це відбувається в транспортних і рибосомних РНК.

 

Нуклеотиди — трикомпонентні сполуки, які побудовані з азотистої основи пуринового чи піримідинового ряду, залишків пентоз (рибози або дезоксирибози) та фосфату.

 

 

 

 

Нуклеозиди складаються з азотистої основи і пентози

нуклеозиди є N-глікозидами рибози або дезоксирибози та відповідної азотистої основи